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加州理工学院和苏黎世联邦理工学院的工程师和科学家团队已经开发出一种人造皮肤
2021年02月26日    阅读量:3719    新闻来源:中国风格网 stylechina.com  |  投稿

加州理工学院和苏黎世联邦理工学院的工程师和科学家团队已经开发出一种人造皮肤,该皮肤能够使用类似于器官所使用的机制来检测温度变化,该机制使蛇能够感知猎物。


加州理工学院和苏黎世联邦理工学院的工程师和科学家团队已经开发出一种人造皮肤 中网时尚,stylechina.com


该材料可以移植到假肢上以恢复温度截肢者的感测。它也可以用于急救绷带,以提醒健康专业人员伤口温度升高(感染的迹象)。


关于新材料的论文将发表在《科学机器人》杂志上2月1日上。


由加州理工学院的Chiara Daraio领导的团队在培养皿中制造合成木材时,创造了一种对实验室温度变化表现出电响应的材料。结果表明,引起温度敏感性的成分是果胶,果胶是存在于植物细胞壁中的长链分子。。


“果胶在食品工业中广泛用作胶凝剂;这是制造果酱的用途。因此,它很容易获得,而且价格也很便宜,”工程与应用系机械工程与应用物理教授Daraio说道。科学。


对此,团队产生了兴趣,最终将注意力转移到了果胶上,最终创造出了薄而透明的果胶和水的柔性薄膜,其厚度可低至20微米(相当于人发的直径)。


膜中的果胶分子具有包含钙离子的弱结合双链结构。随着温度升高,这些键断裂,双链“解开”,释放出带正电的钙离子。


果胶膜被整合到类似合成皮肤的材料中。这种人造皮肤的正方形斑块能够感应整个像素化矩阵的温度变化。


游离钙离子浓度的增加或其迁移率的增加(研究人员推测两者都有可能)都会导致整个材料的电阻降低,这可以通过用万用表连接到嵌入膜中的电极来检测。


这部电影使用类似于但不等同于毒蛇的坑器官的机制来感测温度,该机制使蛇能够通过检测辐射热在黑暗中感知温暖的猎物。在这些器官中,感觉神经纤维细胞膜中的离子通道会随着温度的升高而扩展。这种膨胀使钙离子流动,从而触发电脉冲。

 

现有的电子皮肤能够感测温度的变化小于一个摄氏度跨越5度的温度范围的十分之一。在45度的温度范围内,新蒙皮可以感知到比其他电子蒙皮的变化小一个数量级并且具有比其他电子蒙皮大两个数量级的响应度的变化。


将一只加热到37摄氏度(华氏98.6度)的泰迪熊与果胶薄膜相隔一段距离,该薄膜可以在最远一米处感知到它。


到目前为止,皮肤能够在大约5到50摄氏度(大约华氏41到158华氏度)的温度范围内检测到这些微小变化,这对于机器人技术和生物医学应用很有用。接下来,达拉约(Daraio)的团队想将温度提高到摄氏90度(华氏194度)。


这将使果胶传感器可用于工业应用,例如消费电子产品或机器人皮肤中的热传感器,以增强人机交互作用。为此,他们将需要更改现在用于创建材料的制造过程,因为该过程会导致水的存在,而水在高温下往往会起泡或蒸发。



标签:市场技术今日头条创新工具技术发展健身健康生活风格
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